迷走神經(jīng)對腦-肝軸的阻斷可抑制癌癥相關(guān)惡病質(zhì)

   癌癥相關(guān)惡病質(zhì)（CAC）是一種由多種因素引起的、目前無法治愈的綜合征，造成了近三分之一的癌癥相關(guān)死亡。它導(dǎo)致患者對治療產(chǎn)生抵抗，并增加其死亡率。本研究顯示，在CAC小鼠模型中，癌癥誘導(dǎo)的全身性炎癥改變了迷走神經(jīng)張力。這種迷走神經(jīng)失調(diào)破壞了腦-肝迷走神經(jīng)軸，通過耗竭肝功能的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子HNF4α，導(dǎo)致肝臟蛋白質(zhì)代謝的重編程。HNF4α的缺失擾亂了肝臟代謝，加劇了全身性炎癥，最終導(dǎo)致惡病質(zhì)表型的出現(xiàn)。通過手術(shù)、化學(xué)、電學(xué)或非侵入性經(jīng)皮裝置靶向干預(yù)右側(cè)頸迷走神經(jīng)，能夠減弱CAC的進展、緩解其臨床癥狀，并協(xié)同增強化療效果，從而改善小鼠的整體健康狀況和生存率。本文于2025年8月發(fā)表于《Cell》, IF 42.5。

圖形摘要：

主要實驗結(jié)果：

1.CAC動物模型中，迷走神經(jīng)功能受趨化因子（CC基序）配體2（CCL2）的失調(diào)影響。

   側(cè)腹注射的Lewis肺癌（LLC）細胞和原位注射的胰腺癌Kras G12D, Trp53 R172H, Pdx-1-Cre（KPC）細胞是研究CAC的成熟模型。為了驗證迷走神經(jīng)參與癌癥發(fā)生過程中CAC的假說，我們首先對荷瘤（LLC或KPC）與非荷瘤小鼠膈下迷走神經(jīng)的肝總分支進行了電生理記錄。在體重下降發(fā)生之前，與野生型（WT）小鼠的記錄相比，兩種癌癥小鼠均表現(xiàn)出改變的迷走神經(jīng)活動模式（圖1A）。記錄分析表明，通過均方根量化測量，癌癥小鼠迷走神經(jīng)信號的噪聲顯著增加，而通過峰峰值量化測量，單個信號的強度則減弱（圖1B）。綜合來看，這些測量結(jié)果表明迷走神經(jīng)正在發(fā)送噪聲信號，從而增加了其整體活動水平。

圖1. 癌癥誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥促進迷走神經(jīng)功能亢進

   迷走神經(jīng)背運動核（VDMN）是迷走神經(jīng)中大多數(shù)副交感神經(jīng)突觸前纖維的來源，負責響應(yīng)傳入感覺迷走神經(jīng)信號而觸發(fā)消化液分泌的反射回路。確實，VDMN中神經(jīng)元激活標志物cFos的染色顯示，LLC或KPC小鼠的VDMN活動增強，進一步支持了癌癥促進迷走神經(jīng)活動發(fā)生中樞性改變的觀點（圖1C）。

   我們及其他人發(fā)現(xiàn)，趨化因子（CC基序）配體2（CCL2），也稱為單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1），是一種巨噬細胞相關(guān)的促炎細胞因子。在罹患肝腦以外部位癌癥的小鼠中，CCL2能將先天性免疫細胞募集至腫瘤及肝臟、大腦等多種器官。我們發(fā)現(xiàn)，在LLC和KPC癌癥小鼠的腦組織、腦脊液（CSF）和血清中，CCL2水平均升高，這支持了CCL2在癌癥發(fā)生過程中的系統(tǒng)性作用（圖1D）。先前研究已表明CCL2可使神經(jīng)元敏化并增加其興奮性。在表達Thy1-GCamp6的轉(zhuǎn)基因小鼠分離培養(yǎng)的迷走神經(jīng)初級神經(jīng)元中加入CCL2，可增加神經(jīng)元激活（圖1E）。我們還在癌癥誘導(dǎo)后的第3、7、14和21天測量了多個組織中CCL2以及迷走神經(jīng)主要神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿（ACh）的水平。我們發(fā)現(xiàn)，在迷走神經(jīng)張力改變和ACh升高之前，血清、VDMN、CSF和肝臟中的CCL2水平就已升高。

   我們近期在乳腺癌和胰腺癌小鼠模型中證實，肝臟中先天性免疫細胞浸潤逐漸增加，從而驅(qū)動了癌癥相關(guān)的代謝功能障礙?，F(xiàn)在我們探究了癌癥引起的系統(tǒng)性免疫反應(yīng)是否同樣延伸至迷走神經(jīng)核團，以此作為迷走神經(jīng)張力障礙的潛在解釋。腦組織切片的組織學(xué)分析顯示，癌癥小鼠的VDMN中存在炎癥性肉芽腫。使用離子鈣結(jié)合銜接分子1（IBA1）染色，我們進一步證明LLC小鼠存在神經(jīng)炎癥（圖1F）。利用CD45+細胞免疫熒光進行的補充研究觀察到VDMN中存在顯著的免疫細胞浸潤（圖1G）。為了鑒定特定的浸潤免疫細胞亞型，我們進行了額外的染色和熒光輔助細胞分選（FACS）分析。我們發(fā)現(xiàn)腦浸潤的免疫細胞主要為CD45+ CD11b+ F4/80+群體，符合巨噬細胞特征，包括CD86+和CD206+巨噬細胞，而其他髓系細胞和T細胞的存在則無顯著差異（圖1G）。

   我們及其他人先前已證實，在患癌小鼠中敲除CCL2受體（CCR2）可限制CAC的發(fā)展。因此，我們首先確認了CCR2敲除（KO）動物VDMN中的CD45+細胞浸潤和神經(jīng)炎癥均減少。接著，通過使用藥物Bindarit阻斷CCL2活性，我們發(fā)現(xiàn)VDMN中的免疫細胞浸潤和神經(jīng)炎癥顯著減少，盡管其減少程度不如CCR2 KO組明顯。此外，與PBS處理的動物相比，Bindarit處理的動物血清中ACh水平更低，迷走神經(jīng)張力的改變也更輕微。Bindarit處理的動物在惡病質(zhì)特征方面有所改善，包括體重減輕、肌肉萎縮和厭食性進食行為，盡管它們在生存期方面的改善無統(tǒng)計學(xué)意義（圖1H, 1I）。Bindarit能夠減輕迷走神經(jīng)過度激活并改善小鼠CAC癥狀的能力表明，CCL2可能在CAC相關(guān)的迷走神經(jīng)失調(diào)中起重要作用，并且迷走神經(jīng)活動增強促進了CAC的發(fā)生。

   值得注意的是，我們觀察到與非惡病質(zhì)胰管腺癌（PDAC）患者相比，發(fā)生惡病質(zhì)的PDAC患者的CCL2和ACh水平同樣升高（圖1J）。CCL2水平與患者體重減輕呈負相關(guān)，而ACh水平與患者從癌癥診斷到惡病質(zhì)診斷之間的時間間隔長度呈負相關(guān)（圖1K）。此外，對伴或不伴CAC的PDAC患者進行無偏倚80因子人類炎癥因子分析，鑒定出在CAC期間差異性升高的幾種炎癥因子，包括其他CCL信號蛋白CCL17、CCL24和CCL25，以及其他惡病質(zhì)相關(guān)炎癥因子如腫瘤壞死因子α（TNF-α）。

   綜上所述，這些數(shù)據(jù)突顯了神經(jīng)炎癥串擾在荷瘤小鼠模型和患者CAC中的重要性，并表明癌癥誘導(dǎo)的全身性炎癥改變了迷走神經(jīng)的激活狀態(tài)，并很可能促進了CAC的發(fā)生發(fā)展。

2.迷走神經(jīng)切斷術(shù)可減輕小鼠CAC模型中的惡病質(zhì)進展和表型

   為直接評估在CAC中破壞迷走神經(jīng)-肝臟軸的潛在益處，我們在KPC和LLC兩種CAC小鼠模型以及WT（PBS注射）對照小鼠中實施了右側(cè)頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)（vagotomy）。小鼠接受假手術(shù)（保留迷走神經(jīng)完整，WT + sham vs. KPC + sham 或 LLC + sham）或迷走神經(jīng)切斷術(shù)（WT + vagotomy vs. KPC + vagotomy 或 LLC + vagotomy）（圖2A）。我們發(fā)現(xiàn)，荷瘤小鼠接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)后，其健康狀態(tài)改變（包括弓背姿勢和毛發(fā)蓬亂）得到改善（圖2B, 2C）。接受PBS注射的小鼠在手術(shù)后體重達到峰值的時間略有延遲（2.5天），但接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的小鼠與接受假手術(shù)的小鼠相比，體重無顯著差異（圖2C）。此外，我們未檢測到雌性和雄性荷瘤小鼠對迷走神經(jīng)切斷術(shù)的反應(yīng)存在可測量的性別相關(guān)體重差異。值得注意的是，雖然接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的KPC和LLC小鼠形成的腫瘤腫塊大小與假手術(shù)的KPC和LLC小鼠相似，但它們的體重減輕顯著減少（圖2C）。此外，KPC + vagotomy和LLC + vagotomy小鼠損失的瘦體組織和脂肪組織也少于其假手術(shù)組。

圖2. 右側(cè)頸迷走神經(jīng)切斷術(shù)可減輕肺癌或原位胰腺癌小鼠的CAC表現(xiàn)

   由于肌肉萎縮是CAC的既定診斷標準，我們進一步檢測了CAC小鼠右側(cè)腓腸肌纖維的橫截面積、右側(cè)腓腸肌重量和握力。右側(cè)迷走神經(jīng)切斷術(shù)后，我們發(fā)現(xiàn)KPC和LLC小鼠腓腸肌平均纖維面積的減少、腓腸肌質(zhì)量的喪失以及握力的下降均得到顯著緩解（圖2D）。此外，我們在這些組織中觀察到肌肉萎縮相關(guān)基因表達降低，進一步支持了迷走神經(jīng)切斷術(shù)恢復(fù)瘦體質(zhì)量的一個主要貢獻因素是減少肌肉損失。迷走神經(jīng)切斷術(shù)對CAC小鼠腓腸肌的功能益處也體現(xiàn)在誘發(fā)電肌電圖（EMG）反應(yīng)的減弱得到緩解以及懸絲測試表現(xiàn)的改善上（圖2D）。值得注意的是，在所有接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的小鼠中，在肝臟撕裂模型中未發(fā)現(xiàn)心率或肝臟血流動力學(xué)發(fā)生統(tǒng)計學(xué)上的顯著改變。

   重要的是，接受右側(cè)迷走神經(jīng)切斷術(shù)治療的KPC和LLC小鼠，其壽命與假手術(shù)對照組相比顯著延長（圖2E）。雖然兩種模型的荷瘤假手術(shù)小鼠絕大多數(shù)死于疾病本身，但接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的KPC和LLC小鼠主要因腫瘤負荷達到人道終點而被euthanasia。鑒于食欲減退、體重下降、瘦肌肉和脂肪組織丟失是CAC的臨床定義特征，我們評估了這些變量的變化是否與生存期相關(guān)。我們發(fā)現(xiàn)，盡管每個特征的保留都與生存期延長相關(guān)，且無性別特異性差異，但肌肉質(zhì)量的保留相關(guān)性最強。與假手術(shù)小鼠相比，在死亡或達到人道終點時，接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的KPC和LLC小鼠體內(nèi)的CCL2、TNF-α、MIP2、白細胞介素（IL）-1β、IL-2和CXCL10水平降低，這與它們改善的CAC表現(xiàn)一致。

   此外，KPC + sham和LLC + sham小鼠表現(xiàn)出行為異常，包括抑郁和厭食跡象（圖3A, 3B）。與假手術(shù)動物相比，接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的動物更活躍且更具社交性（圖3A）。LLC + sham和KPC + sham動物也比WT假手術(shù)組或接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的患癌小鼠消耗更少的食物，無論食物是從懸掛式給料器還是籠底食槽獲取（圖3B）。

圖3. 右側(cè)頸迷走神經(jīng)切斷術(shù)可減輕肺癌或原位胰腺癌小鼠的行為異常并增強化療反應(yīng)

   最后，盡管仍承受腫瘤負荷，但接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的KPC和LLC小鼠健康狀況的顯著改善促使我們評估右側(cè)頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)是否能與順鉑化療（一種B6小鼠耐受性良好的常用化療藥物）聯(lián)用提供額外益處。令人鼓舞的是，盡管化療本身可能導(dǎo)致體重減輕，但接受順鉑化療的兩個模型中的迷走神經(jīng)切斷術(shù)小鼠體重減輕較少，腫瘤體積減小，從而延長了生存期（圖3C–3E）。

3.右側(cè)頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)在緩解CAC方面效果最佳

   為確認我們結(jié)果的特異性，我們使用多種對照進行了額外實驗。首先，鑒于左右迷走神經(jīng)不對稱地支配參與重要腸-腦神經(jīng)回路形成的器官，我們比較了接受左側(cè)或右側(cè)頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)30天后LLC小鼠的體重變化（假手術(shù)組每組n=16，迷走神經(jīng)切斷組每組n=8）。雖然左側(cè)迷走神經(jīng)切斷術(shù)（LLC + LV）相對于WT對照組減輕了部分體重下降，但接受右側(cè)迷走神經(jīng)切斷術(shù)（LLC + RV）的小鼠相對于WT對照組體重下降無統(tǒng)計學(xué)顯著性。隨后，我們采用右側(cè)迷走神經(jīng)后干膈下迷走神經(jīng)切斷術(shù)，以研究是否可通過靶向下游分支來減少全身效應(yīng)。盡管膈下和頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)均能減輕體重下降，但接受膈下迷走神經(jīng)切斷術(shù)的小鼠維持體重的能力低于接受頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)的小鼠。這些結(jié)果表明，在CAC小鼠模型中，頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)更利于限制體重下降，因為沒有單一的膈下分支能產(chǎn)生完全效果。

   為進一步確認右側(cè)迷走神經(jīng)切斷術(shù)效果的特異性，我們在右側(cè)迷走神經(jīng)顯微注射了肉毒桿菌毒素A（Botulinum toxin A），這是一種通過化學(xué)方式阻斷乙酰膽堿（ACh）釋放的神經(jīng)毒素。我們發(fā)現(xiàn)，注射肉毒桿菌毒素A的LLC小鼠實現(xiàn)了與迷走神經(jīng)切斷術(shù)相當?shù)捏w重減輕限制和肌肉萎縮減少，且比假手術(shù)小鼠存活時間更長。值得注意的是，在LLC小鼠中，迷走神經(jīng)切斷術(shù)對減輕體重下降和保留肌肉的有益效果超過了使用anamorelin（一種生長激素促分泌素受體（GHSR）激動劑和惡病質(zhì)實驗療法）觀察到的效果。正如其他人先前報道的那樣，anamorelin治療的小鼠未見生存獲益。

   因此，我們得出結(jié)論：在側(cè)腹肺癌和原位胰腺癌小鼠模型中，右側(cè)頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)是限制CAC發(fā)展的最有效迷走神經(jīng)干預(yù)措施，并在所有后續(xù)實驗中繼續(xù)采用此方法。

4.右側(cè)頸部迷走神經(jīng)切斷術(shù)的益處主要由傳出效應(yīng)介導(dǎo)

   為了更好地理解迷走神經(jīng)切斷術(shù)在CAC中產(chǎn)生益處的機制，我們分別干擾了主要與傳入通路相關(guān)的毒蕈堿型乙酰膽堿（muscarinic ACh）信號和更多參與傳出通路的nicotine型乙酰膽堿（nicotinic ACh）信號。atropine是一種毒蕈堿型ACh受體拮抗劑，而六甲銨（hexamethonium）是一種nicotine型ACh受體拮抗劑，因此，使用這些藥物治療可分別阻斷傳入和傳出信號傳導(dǎo)。我們發(fā)現(xiàn)，阻斷毒蕈堿型或 nicotine型ACh信號傳導(dǎo)均未能緩解上游的神經(jīng)炎癥或免疫細胞向迷走神經(jīng)背運動核（VDMN）的浸潤，但它們對全身性ACh和CCL2水平有影響，其中六甲銨產(chǎn)生的效應(yīng)更為顯著。六甲銨治療顯著改善了CAC的表現(xiàn)，包括體重維持、肌肉保留、握力、行為以及生存期，而atropine的效果則無統(tǒng)計學(xué)意義（圖3F, 3G）。這些結(jié)果表明，盡管迷走神經(jīng)信號的傳入和傳出成分可能都參與了CAC的發(fā)生，但傳出成分主導(dǎo)了CAC的癥狀。

   因此，我們通過測量LLC皮下腫瘤和KPC原位腫瘤中的肝臟神經(jīng)支配和腫瘤神經(jīng)支配，探究右側(cè)迷走神經(jīng)切斷術(shù)的這些有益效果是否與對腫瘤或肝臟神經(jīng)支配的次級影響有關(guān)。我們發(fā)現(xiàn)，在迷走神經(jīng)切斷術(shù)后，兩種腫瘤類型的總神經(jīng)支配、內(nèi)在神經(jīng)支配、自主內(nèi)在神經(jīng)元比例或肝臟神經(jīng)支配方面均無顯著變化。

   值得注意的是，在LLC和KPC小鼠中，迷走神經(jīng)切斷術(shù)降低了血清和肝臟中的ACh水平，而CCL2在血清、大腦和腦脊液（CSF）中降低，但在肝臟中未見降低。在這些荷瘤小鼠中，終末期ACh水平在胃和胰腺中升高，但在結(jié)腸或腫瘤中未見升高。此外，死于疾病或在人道終點被euthanasia的小鼠的肝臟和血清ACh水平與生存期呈負相關(guān)。盡管在注射LLC細胞一周后，接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)的LLC小鼠的巨噬細胞浸潤水平與非切斷術(shù)的LLC小鼠相似，但在2周時，其VDMN中的巨噬細胞浸潤水平（特別是與腫瘤進展相關(guān)的CD206+巨噬細胞）與非切斷術(shù)的LLC小鼠相比顯著減少。

5.迷走神經(jīng)切斷術(shù)通過保護肝臟代謝緩解CAC表現(xiàn)

   我們近期發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌和KPC胰腺癌小鼠模型中，CAC相關(guān)的全身表現(xiàn)與肝臟代謝的主要調(diào)控因子HNF4α水平下降有關(guān)。結(jié)果導(dǎo)致肝臟代謝發(fā)生顯著重編程，特別是在蛋白質(zhì)代謝方面，這表現(xiàn)為HNF4α靶基因（如白蛋白）以及尿素循環(huán)酶（主要是鳥氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶，OTC）表達水平的降低，從而促進了CAC表現(xiàn)。因此，我們評估了LLC小鼠的肝臟中是否發(fā)生了類似的變化。在LLC小鼠中，我們發(fā)現(xiàn)與對照小鼠相比，肝臟HNF4α幾乎完全消失，OTC蛋白水平顯著降低（圖4A）。對HNF4α的縱向評估發(fā)現(xiàn)，在癌癥誘導(dǎo)后早至7天其即發(fā)生耗竭，值得注意的是，這與在肝臟中觀察到ACh變化的時間點一致。由于HNF4α對控制肝臟代謝至關(guān)重要，其在肝臟中的表達在不同發(fā)育階段和細胞狀態(tài)下受到多層次的調(diào)控。為評估副交感神經(jīng)系統(tǒng)是否也能調(diào)節(jié)LLC小鼠肝臟HNF4α表達的變化，我們在培養(yǎng)的人肝細胞中添加了ACh。我們觀察到隨后HNF4α的RNA和蛋白水平下降，這表明副交感神經(jīng)系統(tǒng)至少可以部分地通過迷走神經(jīng)釋放的ACh來調(diào)節(jié)HNF4α的表達（圖4B）。

圖4. 右側(cè)頸迷走神經(jīng)切斷術(shù)在癌癥惡病質(zhì)期間保護肝臟代謝

   為確認HNF4α的下降直接導(dǎo)致惡病質(zhì)表現(xiàn)（獨立于腫瘤效應(yīng)），我們給WT小鼠注射了腺相關(guān)病毒AAV8-shHNF4α或AAV8-shLUCIFERASE（對照）。我們通過在RNA和蛋白水平上證實其耗竭，確認了HNF4α的敲低（圖4C）。此外，我們驗證了在HNF4α耗竭后，其已知靶基因（OTC、白蛋白）以及參與脂肪酸β-氧化的基因的RNA表達也相應(yīng)減少（圖4C，右下）。在注射shHNF4α的小鼠肝臟中，未觀察到大體肝臟組織學(xué)或脂肪變性的改變。值得注意的是，注射shHNF4α的WT小鼠出現(xiàn)了體重下降以及脂肪和瘦體組織減少（圖4D）。在分子水平上，shHNF4α增加了肌肉萎縮相關(guān)基因的表達，這支持了HNF4α耗竭在獨立于癌癥的情況下促進惡病質(zhì)表現(xiàn)的顯著且直接的作用。

   重要的是，我們在接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)治療的WT小鼠的血漿生化指標中未發(fā)現(xiàn)肝功能異常。迷走神經(jīng)信號傳導(dǎo)和HNF4α均已被證明可調(diào)節(jié)肝臟釋放脂質(zhì)運載蛋白2（LCN2），LCN2是一種惡病質(zhì)驅(qū)動因子，它能增強全身炎癥并穿過血腦屏障調(diào)節(jié)食物攝入。如圖4A所示，右側(cè)迷走神經(jīng)切斷術(shù)提高了HNF4α水平，預(yù)計會降低循環(huán)中的LCN2水平。確實，我們發(fā)現(xiàn)發(fā)生HNF4α耗竭的LLC小鼠肝臟中LCN2水平升高，這與注射shHNF4α的WT小鼠情況類似（圖4E）。此外，LLC小鼠大腦中的LCN2也升高。

   此外，我們發(fā)現(xiàn)迷走神經(jīng)切斷術(shù)增加了肝臟HNF4α和OTC的RNA及蛋白水平，并通過白蛋白蛋白水平的升高證明了肝功能的改善（圖4F, 4G）。值得注意的是，迷走神經(jīng)切斷術(shù)保護了肝臟氨基酸代謝，這體現(xiàn)在LLC小鼠肝臟和血漿中尿素循環(huán)代謝物的水平與假手術(shù)的LLC小鼠相當（圖4H）。另外，迷走神經(jīng)切斷術(shù)恢復(fù)了支鏈氨基酸（BCAAs）的水平（圖4H），這些氨基酸已被證明與蛋白質(zhì)分解代謝導(dǎo)致的肌肉損失相關(guān)，并導(dǎo)致生存期縮短。值得注意的是，HNF4α和血清白蛋白水平的升高與生存期呈正相關(guān)。因此，雖然通過耗竭HNF4α破壞肝臟代謝會促進惡病質(zhì)表現(xiàn)，但迷走神經(jīng)切斷術(shù)維持了HNF4α調(diào)控的肝臟蛋白質(zhì)代謝，限制了蛋白質(zhì)分解，并改善了生存期。

6.間歇性迷走神經(jīng)調(diào)控足以減輕CAC表型

   盡管迷走神經(jīng)切斷術(shù)具有侵入性的特點，使其作為潛在的臨床干預(yù)手段并非理想選擇，但新型經(jīng)皮神經(jīng)調(diào)控技術(shù)對惡病質(zhì)患者而言是一種極具吸引力的治療方法。雖然迷走神經(jīng)刺激先前已在肺癌患者中用于激活免疫系統(tǒng)進行評估，但未觀察到生存獲益，且尚未進行關(guān)于迷走神經(jīng)阻斷或迷走神經(jīng)起搏的等效研究。為評估電迷走神經(jīng)阻斷對CAC的影響，我們在小鼠右側(cè)頸迷走神經(jīng)上植入微線鉤電極，施加旨在誘發(fā)低頻交變電流阻斷（LFACb）的電刺激模式。

   在近期使用LFACb緩解疼痛的臨床試驗中，91%的患者報告在停止LFACb治療后其治療效果持續(xù)超過24小時，這促使我們使用我們的波形探究單次LFACb劑量的作用持續(xù)時間。我們進行了一系列研究，對KPC或LLC小鼠施加單次30分鐘的LFACb治療。為重現(xiàn)人類CAC情景，我們在腫瘤生長一段時間未干預(yù)后測試了迷走神經(jīng)干預(yù)的有效性。我們給小鼠注射KPC或LLC細胞，并將其分配至植入電極但不施加電流組（LLC + sham, KPC + sham）或植入電極并接受治療性LFACb組（LLC + LFACb, KPC + LFACb）（圖5A）。所有LLC小鼠在無干預(yù)情況下隨訪34天，所有KPC小鼠隨訪11天（此時它們表現(xiàn)出惡病質(zhì)發(fā)作的定性指標，包括與WT對照組相比體重差異達5%）。隨后，我們根據(jù)治療前、治療后即刻、治療后12小時、24小時、36小時和48小時的測量結(jié)果，評估了單次迷走神經(jīng)阻斷劑量對迷走神經(jīng)張力、肝臟ACh水平和HNF4α水平的影響（圖5B）。我們發(fā)現(xiàn)迷走神經(jīng)張力在治療后即刻得到改善，并在2天內(nèi)逐漸恢復(fù)到與假手術(shù)組相比無統(tǒng)計學(xué)顯著改善的狀態(tài)。然而，肝臟ACh水平以及由此產(chǎn)生的HNF4α水平直到治療后12小時才受到顯著影響，但在兩種模型中分別至少在24小時和36小時內(nèi)保持顯著優(yōu)于假手術(shù)組。因此，持續(xù)治療對于維持肝臟代謝的益處是必要的。然而，這些結(jié)果表明，即使是短時的電迷走神經(jīng)干預(yù)（無需進行不可逆的迷走神經(jīng)切斷術(shù)），也可能通過重置相關(guān)神經(jīng)回路，提供類似的惡病質(zhì)癥狀緩解效果。

圖5. 每日30分鐘的間歇性迷走神經(jīng)阻斷足以挽救CAC

   為驗證這一假說，我們重復(fù)了該實驗：從第11天（KPC小鼠）和第34天（LLC小鼠）開始，小鼠在清醒周期開始時每天接受30分鐘的治療性LFACb。與假手術(shù)組小鼠相比，接受LFACb治療的小鼠體重減輕顯著減少，且身體狀況顯著改善（圖5C和5D）。與假手術(shù)組小鼠相比，兩種模型中接受LFACb治療的小鼠肌肉萎縮也得到統(tǒng)計學(xué)顯著的緩解，握力和前爪懸掛于金屬絲上的能力等功能性指標也得到改善，且與WT對照組無統(tǒng)計學(xué)差異（圖5E–5G）。重要的是，接受LFACb治療的LLC和KPC小鼠生存期顯示出統(tǒng)計學(xué)上的顯著改善（圖5H）。

   接受LFACb治療的小鼠在行為學(xué)方面也獲得了與接受迷走神經(jīng)切斷術(shù)小鼠相似的益處。兩種模型中接受LFACb治療的小鼠都比假手術(shù)組小鼠更活躍、更具社交性且消耗更多食物，無論食物是來自懸掛式給料盒還是地面淺槽（圖6A–6C）。與迷走神經(jīng)切斷術(shù)小鼠相似，體重、肌肉質(zhì)量和脂肪質(zhì)量的保留均與生存期延長相關(guān)，其中肌肉保留的相關(guān)性最強，而在生存獲益或體重維持益處方面未觀察到性別特異性差異。

圖6. LFACb（低頻交變電流阻斷）可改善行為并增強化療反應(yīng)

   最后，為評估迷走神經(jīng)阻斷療法是否能與化療聯(lián)用提供疊加益處，LLC和KPC小鼠被分為無治療組、僅LFACb組、僅順鉑組或LFACb聯(lián)合順鉑注射組。接受任何治療的小鼠體重維持時間均長于未治療組。值得注意的是，接受LFACb治療的小鼠體重維持時間長于僅接受化療的小鼠，而體重維持最佳的小鼠組始終是接受LFACb聯(lián)合化療的組（圖6D和6E）。腫瘤負荷在接受或未接受化療的小鼠之間存在差異，但在接受或未接受LFACb的小鼠之間無差異，這表明任何記錄的益處純粹源于惡病質(zhì)癥狀的減輕而非腫瘤負荷的降低（圖6F和6G）。與未治療的LLC小鼠相比，僅LFACb治療和僅化療均提供了生存獲益（圖6H）。然而，聯(lián)合治療比任一單一療法提供了顯著的生存獲益，其相對于未治療LLC對照組的平均生存獲益幾乎是單一療法的兩倍。在荷KPC腫瘤的小鼠中，聯(lián)合治療的生存獲益甚至更為顯著（圖6I）。

7.使用經(jīng)皮迷走神經(jīng)阻斷的概念驗證性轉(zhuǎn)化治療

   為使LFACb成為一種臨床可行的方法，非侵入性技術(shù)將是必要的，因為CAC患者可能過于虛弱而無法承受手術(shù)。為此，我們開發(fā)了一種柔性粘性電極貼片來輸送經(jīng)皮LFACb（tLFACb）。通過先前在植入動物中使用的頭戴式裝置輸送相同的LFACb波形，其幅度通過下游迷走神經(jīng)記錄憑經(jīng)驗確定。貼片每天在頸部右側(cè)靠近迷走神經(jīng)走行路徑的位置粘附30分鐘（圖7A）。輸送tLFACb足以重現(xiàn)LFACb的益處，包括體重維持、活動水平改善、正常社交和食欲維持（圖7B–7E）。腓腸肌纖維測量結(jié)果證實了肌肉保留，這得到了握力測試和懸絲測試表現(xiàn)改善的支持（圖7F–7H）。治療后12小時的迷走神經(jīng)張力與植入裝置達到的水平相當（圖7I）。在tLFACb治療后也觀察到了相似的生存獲益，包括與化療聯(lián)用時的生存獲益（圖7J）。

圖7. 每日30分鐘的經(jīng)皮迷走神經(jīng)阻斷可挽救CAC

   作為tLFACb能否在人體規(guī)模實現(xiàn)的初步概念驗證測試，我們在豬身上進行了tLFACb。在30分鐘的tLFACb后未觀察到心率、呼吸和體溫的變化，但在間隔1周進行的四次tLFACb治療期間，三頭豬的迷走神經(jīng)信號傳導(dǎo)顯著降低。同步心電圖（EKG）在tLFACb方案實施期間未顯示異常。對tLFACb電極貼片下的皮膚和肌肉以及包括心臟、肺、腎臟和肝臟在內(nèi)的主要器官進行的組織學(xué)檢查未發(fā)現(xiàn)損傷或大體異常。

結(jié)論

   本研究揭示癌癥相關(guān)惡病質(zhì)（CAC）的核心機制：腫瘤誘導(dǎo)的全身炎癥（尤其CCL2升高）引發(fā)迷走神經(jīng)過度激活，導(dǎo)致肝臟代謝主調(diào)控因子HNF4α下調(diào)，進而驅(qū)動蛋白質(zhì)代謝紊亂和惡病質(zhì)表型。通過右側(cè)頸迷走神經(jīng)干預(yù)（手術(shù)切斷或經(jīng)皮低頻電流阻斷），可有效維持HNF4α表達，改善攝食行為，緩解肌肉萎縮并延長生存期。非侵入性經(jīng)皮迷走神經(jīng)調(diào)控技術(shù)（tLFACb）每日30分鐘即顯效，與化療協(xié)同增效，為臨床轉(zhuǎn)化提供新策略?？偟膩碚f，我們的研究為針對迷走神經(jīng)-大腦-肝臟軸來造?；加?CAC 的患者提供了概念驗證，為健康和疾病中的神經(jīng)代謝調(diào)節(jié)這一新興領(lǐng)域做出了貢獻。

參考文獻：

Garrett A, Darzi N, Deshmukh A, Rosenfeld N, Goldman O, Adler L, Bab-Dinitz E, Singer O, Hassani Najafabadi A, Wong CW, Bose S, Randon PM, Bustamante F, Larios R, Brandis A, Mehlman T, Smaglo B, Chang P, Oliva J, Haymaker C, Nagawekar L, Wu SR, Huang Y, Shen A, Vora A, Padilla JF, Pfeffer A, Sutherland G, Starr M, Zimmers T, Zhu Y, Morizio J, Erez A, Shen X. Vagal blockade of the brain-liver axis deters cancer-associated cachexia. Cell. 2025 Jul 29:S0092-8674(25)00805-0. doi: 10.1016/j.cell.2025.07.016. Epub ahead of print. PMID: 40780194.